JP4989197B2 - 放射線撮像装置、放射線撮像システム、及び補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射線撮像装置、放射線撮像システム、及び画像補正方法に関し、特に、画像のデータを補正するために用いて好適なものである。

近年、病院内で撮影されるＸ線画像のデジタル化の要求が高まりつつある。そこで、フィルムを用いて撮影を行うＸ線撮像装置の替わりに、平面型のデジタルＸ線撮像装置（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、以下ＦＰＤと称する）が使われ始めている。ＦＰＤは、２次元アレー状に配置された複数の放射線検出素子を用いて、放射線を電気信号に変換する装置である。放射線検出素子には、大面積化が可能なアモルファスシリコン（以下、ａ‐Ｓｉと称する）などの非単結晶半導体が主に用いられる。このＦＰＤとしては、光電変換素子を有する画素を複数含むセンサ部と、Ｘ線を光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換する蛍光体などの波長変換体を有する間接型の放射線撮像装置がある。また、Ｘ線を直接電気信号に変換する画素を複数含むセンサ部を有する直接型の放射線撮像装置がある。

ａ−Ｓｉは、厚さが１ｍｍ以下の薄いガラスに作製することが可能である。このため、ａ−Ｓｉには、センサとしての厚さを非常に薄くできるという長所がある。しかも、ａ−Ｓｉを放射線検出素子として用いたＦＰＤは、フィルムを用いて撮影を行うＸ線撮像装置とは異なり、１台のＦＰＤで、静止画と動画との撮影を行うことが可能である。このような静止画の撮影と動画の撮影とを兼用するＦＰＤは既に実用化されている。今後、ＦＰＤは、動画撮影系として現在使われているイメージインテンシファイア（以下、Ｉ．Ｉ．と称する）等の装置に取って代わることが期待されている。

このようなＸ線撮像装置において、変換素子である光電変換素子にＸ線を照射する前に予め光を照射する動作がある。各光電変換素子は、入射されたＸ線によって発生する電荷以外に、各光電変換素子内でＸ線の入射に関係なく電荷が発生する。以下では、Ｘ線の入射に関係なく発生した電荷の出力をダークと称する。また、入射したＸ線照射の過去の履歴に応じて、光電変換素子などの変換素子から遅延して電荷が発生する。以下では、この遅延して発生した電荷の出力を残像と称する。これらのダークや残像は、ノイズとして出力画像に違和感を残してしまう場合がある。

そこで、このようなダークや残像による影響を抑制するために、米国特許公報５９０５７７２に開示されたＦＰＤがある。特許文献１において、電磁気放射で半導体素子を照射するバイアス放射源（電磁気放射源）を含んだデジタルＸ線撮像装置が開示されている。被写体を撮影する前に、光電変換素子に光を照射する事でダークや、残像等の発生を抑える。ここで、予め光を照射（電磁気放射）する動作を以下では光リセットと称する。
特表平１１−５１３２２１号公報

ＦＰＤでは、画素毎に利得が異なるため、この画素毎に異なる利得を補正する補正動作が必要になる。画素毎に利得が違う原因として、蛍光体の面内でＸ線を光に変換する効率に分布があることや、変換素子の変換効率に分布があることが挙げられる。また、変換素子や配線の容量にばらつきがあることや、信号処理回路の増幅器の増幅率にばらつきがあること等も画素毎に利得が違う原因として挙げられる。また、放射線管球の照射ムラやグリットの透過ムラ、フォトタイマの透過ムラ等も画素毎に利得が違う原因として挙げられる。以上のような原因により、画素毎に利得が異なるＦＰＤでは、ＦＰＤに等量の光を入射した場合においても、画素毎に出力が変わってしまう。

このような画素毎の利得の違いを補正する代表的な方法として、ゲイン補正がある。このゲイン補正は、被写体のない状態でＸ線源からＸ線を照射することによって得られた信号出力をメモリに保存する。このときに得られる信号出力を以下ではゲイン補正用画像と称する。そして、このゲイン補正用画像を用いて、被写体を撮影した時の信号出力を補正する技術である。ゲイン補正用画像を用いて、被写体を撮影した時の信号出力（撮影画像）を、除算等の方法で補正することによって、画素毎の利得のばらつきによって生じる信号出力の不均一性を除去できる。従って、被写体を撮影した時の信号出力（撮影画像）をゲイン補正用画像で除算することで、信号出力のばらつきを補正することが可能である。つまり、ゲイン補正を用いると様々なパラメータの分布による影響を取り除く事が可能である。特に、Ｘ線源の照射ムラによる影響をゲイン補正により取り除ける点は、フィルムを用いた撮像装置に比べてＦＰＤ等のデジタルＸ線撮像装置の利点となっている。

しかしながら、特許文献１に開示されたＦＰＤでは、光リセットを行った場合、センサ部の全面に均一な光を照射する事は非常に難しい。このため、被写体を撮影した時の信号出力に、被写体以外の不均一な信号出力が発生し得る。光電変換素子などの変換素子に予め照射される光量がセンサ部の面内で分布を持つ場合、ダークや残像の発生量自体が抑制されたとしても、センサ部の面内で発生量の分布が生じてしまう。また、光電変換素子の画素毎の感度も分布を持つ可能性がある。このため、被写体を撮影した時の信号出力が、被写体以外のアーチファクトとしてこの分布の影響を受ける可能性がある。また、等量の光量が各変換素子に入射した場合においても、変換素子の画素サイズ等のばらつきにより、発生するダークや残像が、画素毎のばらつきやセンサ部の面内での分布を持つ可能性がある。このため、被写体を撮影した時の信号出力が、この影響を受ける可能性がある。

これらの分布は、上記のゲイン補正用画像に含まれていない為、上記のゲイン補正において補正することができない。したがって、光リセットを行った場合、ゲイン補正を行っても、画像に違和感が生じる可能性がある。

以上のように、特許文献１では、光リセットを用いた際に適切にゲイン補正を行うことができないという問題点があった。本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ゲイン補正を適切に行うことができるようにすることを目的とする。

本発明の放射線撮像装置は、放射線源から出射され被写体を透過した放射線を電気信号に変換するための変換素子を有する画素が２次元に配列された、前記被写体の放射線画像信号を取得するためのセンサ部と、前記センサ部に対して前記変換素子が感知可能な波長帯域の光を出射する光源と、前記画素毎に異なる利得を補正するための補正信号を用いて、前記放射線画像信号を補正する補正部と、を含み、前記放射線画像信号に基づいて補正された放射線画像信号を取得するための放射線撮像装置であって、前記補正部は、前記放射線撮像装置が前記放射線画像信号を取得する動作を行う前に前記光源から前記光が前記センサ部に照射されていない場合、前記光源から前記センサ部に前記光が照射されることなく前記放射線源と前記センサ部との間に前記被写体が存在しない状態で前記放射線源から放射線が照射された前記センサ部によって得られた第１の補正信号を用いて補正する。一方、前記補正部は、前記放射線撮像装置が前記放射線画像信号を取得する動作を行う前に前記光源から前記光が前記センサ部に照射された場合、前記光源から前記光が前記センサ部に照射された後に前記放射線源と前記センサ部との間に前記被写体が存在しない状態で前記放射線源から放射線が照射された前記センサ部によって得られた第２の補正信号を用いて補正する。

本発明の放射線撮像システムは、前記放射線撮像装置と、前記放射線撮像装置でゲイン補正が行われた画像信号に基づく画像を出力する画像出力装置とを有することを特徴とする。

本発明の放射線撮像装置の補正方法は、放射線源から出射され被写体を透過した放射線を電気信号に変換するための変換素子を有する画素が２次元に配列された前記被写体の放射線画像信号を取得するためのセンサ部と、前記センサ部に対して前記変換素子が感知可能な波長帯域の光を出射する光源と、を有し、前記画素毎に異なる利得を補正するための補正信号を用いて、前記放射線画像信号を補正する方法であって、前記放射線撮像装置が前記放射線画像信号を取得する動作を行う前に前記光源から前記光が前記センサ部に照射されていない場合、前記光源から前記センサ部に前記光が照射されることなく前記放射線源と前記センサ部との間に前記被写体が存在しない状態で前記放射線源から放射線が照射された前記センサ部によって得られた第１の補正信号を用いて前記放射線画像信号が補正される、一方、前記放射線撮像装置が前記放射線画像信号を取得する動作を行う前に前記光源から前記光が前記センサ部に照射された場合、前記光源から前記光が前記センサ部に照射された後に前記放射線源と前記センサ部との間に前記被写体が存在しない状態で前記放射線源から放射線が照射された前記センサ部によって得られた第２の補正信号を用いて前記放射線画像信号が補正される。

本発明によれば、画像情報を含まない光が照射された後にセンサ部から出力された撮影画像のデータ（画像信号）と、画像情報を含まない光が照射されることなくセンサ部から出力された撮影画像のデータの夫々に適したゲイン補正用画像のデータを用いてゲイン補正を行える。これにより、撮影条件に応じて適切なゲイン補正を行えるゲイン補正用画像を提供することができる。

なお、本発明の実施形態においては放射線としてＸ線を用いた実施例を示すが、本発明の放射線とは、Ｘ線に限られるわけではなく、α線、β線、γ線等の電磁波も含んでいる。

（第１の実施形態）
以下に、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態の放射線撮像装置の構成の一例を示す図である。尚、本実施形態では、放射線撮像装置がＦＰＤである場合を例に挙げて説明する。

図１において、ＦＰＤは、放射線の一例であるＸ線を光に変換する蛍光体１０１を有している。この蛍光体１０１は、例えば、Ｃｄ_２Ｏ_３、Ｃｄ_２Ｏ_２Ｓ、及びＣｓＩの何れか１種を母体材料としたものである。

また、ＦＰＤは、光を電気信号に変換する複数の光電変換素子１１〜Ｓ３３が、光透過性の絶縁基板上にマトリクス状に配列されて構成されたセンサ部センサ部１０２を有している。尚、図２においてセンサ部１０２に設けられている光電変換素子Ｓの数は９つである。しかしながら、実際には光電変換素子はこれよりも多く設けられている。例えば、４０ｃｍ角程度のＦＰＤの場合、光電変換素子は、２０００×２０００（＝４００００００）個程度設けられる。

さらに、ＦＰＤは、センサ部Ｓで得られた電気信号を読み出す信号処理回路１１１を有している（図３を参照）。また、センサ部１０２の裏表面のうち、Ｘ線源１０８が設けられている側の面と反対の面に光源１０５が配置される。そして、本実施形態のＦＰＤでは、信号処理回路１１１の出力を記録することが可能な第１のメモリ１０９、及び第２のメモリ１１０が、信号処理回路１１１に接続されている。ここで、第１のメモリ１０９、及び第２のメモリ１１０は、フラッシュメモリやＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等の読み書き可能な記録媒体を用いるのが好ましい。尚、図１では、光電変換素子Ｓの説明を行うために、蛍光体１０１がセンサ部１０２の上の中空に位置しているが、実際には蛍光体１０１はセンサ部１０２上に密着している。

ここで、次に、Ｘ線が爆射され、信号の読み出しが行われる場合におけるＦＰＤの動作の一例について、ゲイン補正用画像を取得する際のＦＰＤの動作の一例を説明する。まず、図１〜図４を参照しながら、Ｘ線源１０８よりＸ線を爆射して、信号出力の読み出しを行う際のＦＰＤの動作の一例について説明する。

まず、Ｘ線源１０８より爆射されたＸ線は、蛍光体１０１で光（例えば可視光）に変換される。変換された光は、センサ部１０２に入射する。光は、ａ−Ｓｉを用いて形成されたＰＩＮダイオードを備えた光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３で電荷に変換され、読み出されるまでその場に蓄積される。尚、Ｘ線源１０８は、連続的にＸ線を爆射することも、パルス波形を有するＸ線を爆射することも可能である。どのようなＸ線を爆射するかは、例えば、ユーザによるＦＰＤの操作子の操作に基づいて決定されるようにすればよい。

図２において、制御回路２０１は、ＦＰＤの動作を統括制御するためのものである。本実施形態の制御回路２０１は、ＣＰＵと、ＦＰＤを制御するための制御プログラム等を記憶したＲＯＭと、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行する際のワークエリア等になるＲＡＭとを備えたマイクロコンピュータを備えている。また、本実施形態では、制御回路２０１、第１のメモリ１０９、第２のメモリ１１０、及びＡ／Ｄコンバータ１１２が通信バス２０２を介して相互に接続されている。各光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３に蓄積された信号電荷の読み出しの順番は、シフトレジスタを備えたゲート駆動回路１０４によるゲート線Ｇ１〜Ｇ３を介した制御によって決められる。ここでは、１行目に配置された光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ１３、２行目に配置された光電変換素子Ｓ２１〜Ｓ２３、及び３行目に配置された光電変換素子Ｓ３１〜Ｓ３３の順で電荷の読み出しが行われる。

１行目に配置された光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ１３に蓄積されている電荷に基づく電気信号の読み出しを行うために、相互に直列に繋げられているスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３のゲート線Ｇ１に、ゲート駆動回路１０４内のシフトレジスタ１１０４からゲートパルスを与える。これにより、スイッチＴ１１〜Ｔ１３がオン状態になり、光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ１３に蓄積されていた電荷に基づく電気信号が、それぞれ信号線Ｍ１〜Ｍ３に転送される。

信号線Ｍ１〜Ｍ３に転送された電気信号は、それぞれスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３を介して、読み出し容量ＣＭ１〜ＣＭ３に転送される。読み出し容量ＣＭ１〜ＣＭ３に転送された電気信号は、図３の信号処理回路１１１に送られる。信号処理回路１１１に入力した電気信号は、アンプＡ１〜Ａ３で増幅された後に、容量ＣＬ１〜ＣＬ３に転送される。ここで、制御回路２０１がＳＭＰＬ信号をオフすることによって、スイッチＳｎ１〜Ｓｎ３が開放されると電気信号は容量ＣＬ１〜ＣＬ３にホールドされる。次に、シフトレジスタ１０７は、スイッチＳｒ１、Ｓｒ２、Ｓｒ３の順番で、スイッチＳｒ１〜Ｓｒ３にパルスを印加する。そうすると、容量ＣＬ１〜ＣＬ３にホールドされていた電気信号が、容量ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３の順でアンプＢ１〜Ｂ３、スイッチＳｒ１〜Ｓｒ３、及びアンプ１０６を介してＡ／Ｄコンバータ１１２に出力される。

このとき、アンプＢ１〜Ｂ３からアナログの電気信号が出力されることから、前述したようにシフトレジスタ１０７とスイッチＳｒ１〜Ｓｒ３とを含めてアナログマルチプレクサと称する。結果として図２に示した光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ１３の１行分の信号は、アナログマルチプレクサにより順次Ａ／Ｄコンバータ１１２に送られてデジタルデータに変換され出力される。

２行目に配置された光電変換素子Ｓ２１〜Ｓ２３、及び３行目に配置された光電変換素子Ｓ３１〜Ｓ３３に蓄積された電荷に基づく信号の読み出し動作も、１行目に配置された光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ１３の信号の読み出し動作と同様に行われる。以上のようなＦＰＤでは、各容量ＣＭ１〜ＣＭ３、ＣＬ１〜ＣＬ３に残った電荷を除去する動作を行った後に、前記読み取り動作を繰り返す事で動画の撮影が行われる。以下の説明では、この各容量ＣＭ１〜ＣＭ３、ＣＬ１〜ＣＬ３に残った電荷を除去する動作を電気的リセットと称する。

ここで、ゲイン補正用画像を取得するＦＰＤの読み出し動作は、被写体の放射線画像を取得するＦＰＤの読み出し動作と同様であり、Ｘ線源１０８とセンサ部１０２（蛍光体１０１も含む）との間に被写体が存在するか否かが異なる。つまり、Ｘ線画像を取得する放射線撮像システムの動作は、Ｘ線源１０８とセンサ部１０２との間に被写体が存在する状態で、Ｘ線源１０８から出射され被写体を透過したＸ線をＦＰＤで電気信号に変換して被写体のＸ線画像を取得する動作である。一方ゲイン補正用画像を取得する放射線撮像システムの動作は、Ｘ線源１０８とセンサ部１０２との間に被写体が存在しない状態で、放射線源から出射されたＸ線をＦＰＤで電気信号に変換してＸ線画像を取得する動作である。

以上の動作を、光源１０５から光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３に事前に光を照射することなく、Ｘ線源１０８とセンサ部１０２との間に被写体が存在しない状態で、放射線源から出射されたＸ線をＦＰＤで電気信号に変換してＸ線画像を取得することにより、光リセットを行っていない状態でゲイン補正用画像の信号出力を読み出すことができる。尚、以下では、この信号出力を、必要に応じてゲイン補正用画像ＸＲｃ２と称する。制御回路２０１は、読み出されたゲイン補正用画像ＸＲｃ２を、第２のメモリ１１０に保存される。

次に、得られたゲイン補正用画像ＸＲｃ２に含まれる固定パターンノイズ（以下、ＦＰＮと称する）を減算するために、そのＦＰＮを測定する。前記信号出力を読み出す動作において、Ｘ線の爆射を行わずに信号電荷の読み出しを行うことでＦＰＮを得ることができる。制御回路２０１は、第２のメモリ１１０に保存したゲイン補正用画像ＸＲｃ２から、取得したＦＰＮを減算し、ＦＰＮを減算したゲイン補正用画像ＸＲｃ２を、メモリ１１０に上書き保存する。

尚、制御回路２０１に減算回路を設け、その減算回路を用いて、ゲイン補正用画像ＸＲｃ２からＦＰＮを減算してもよいし、制御回路２０１が有するＣＰＵが実行するソフトウェアを用いて、ゲイン補正用画像ＸＲｃ２からＦＰＮを減算しても良い。また、ここでは、ゲイン補正用画像ＸＲｃ２を一旦取得した後に、ＦＰＮを取得するようにしたが、ＦＰＮを取得するタイミングは、Ｘ線を爆射してゲイン補正用画像ＸＲｃ２を取得する前でも良い。

同様に、光源１０５から光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３に事前に光を照射して光リセットを行った後に、前述したゲイン補正用画像を取得するのと同様の動作を行う。これにより、光リセットが行われた状態のゲイン補正用画像の信号出力を読み出すことができる。尚、以下では、この信号出力を、ゲイン補正用画像ＸＲｃ１と称する。制御回路２０１は、読み出されたゲイン補正用画像ＸＲｃ１を、第１のメモリ１０９に保存する。光源１０５から照射される光は、均一にセンサ部１０２に入射されることが望ましい。そこで、ゲイン補正用画像ＸＲｃ１についても、ゲイン補正用画像ＸＲｃ２と同様に、ＦＰＮを減算した後、第１のメモリ１０９に上書き保存される。

前述したように、一度光リセットを行うと、センサである光電変換素子には、光リセットの際にセンサ部１０２に入射される光の、センサ部１０２面内での強度（フォトン数）や、発光波長（エネルギー）の分布が生じる可能性がある。また、全く等量（等フォトン数）且つ等質（等エネルギー）の光がセンサ部１０２に入射した際に、各光電変換素子１０２に発生する残像やノイズがセンサ部１０２面内で分布を生じる可能性がある。

このため、光リセットを行わない状態でゲイン補正用画像ＸＲｃ２取得を行った後に、光リセットを行ってゲイン補正用画像ＸＲｃ１を取得することが望ましい。なお、本実施形態では、ユーザによるＦＰＤの操作子の操作に基づいて、ゲイン補正用画像ＸＲｃ１、ＸＲｃ２を取得することと、どのゲイン補正用画像ＸＲｃ１、ＸＲｃ２を取得するのかということとを指定することが可能になっている。

図４は、以上のようにして得られたゲイン補正用画像ＸＲｃ１、ＸＲｃ２を用いて行われる撮影画像の補正の一例を概念的に示す図である。図４において、光リセットＲ０を行った後にＸ線撮影を行う場合（図４の上段）、光リセットＲ０を行った状態で得たゲイン補正用画像ＸＲｃ１を用いて、得られた撮影画像のゲイン補正を行う。

一方、光リセットＲ０を行わずにＸ線撮影を行う場合（図４の下段）、光リセットＲ０を行わない状態で得たゲイン補正用画像ＸＲｃ２を用いて、得られた撮影画像のゲイン補正を行う。以上のようにして本実施形態では、光リセットを行って被写体を撮影するモードと、光リセットを行わずに被写体を撮影するモードによって、ゲイン補正ＸＲｃ１、ＸＲｃ２を使い分けるようにしている。尚、Ｘ線源１０８から連続的にＸ線が爆射される場合には、得られた撮影画像のゲイン補正も連続的に行うようにするのが好ましい。一方、Ｘ線源１０８からパルス波形を有するＸ線が爆射される場合には、その波形に合わせて撮影画像のゲイン補正を行うようにするのが好ましい。

次に、図５のフローチャートを参照しながら、本実施形態のＦＰＤの動作の一例を説明する。前述したように、本実施形態のＦＰＤは、光リセットを行って被写体を撮影する第１のモードと、光リセットを行わずに被写体を撮影する第２のモードとを有する。例えば、透視撮影などの動画の撮影を行う際は、残像を低減する為に光リセットを行った後に撮影を行う第１のモードを採用し、一般撮影などの静止画の撮影を行う際は、光リセットを省略して撮影を行う第２のモードを採用する。尚、以下の説明では、第１のモードを動画撮影モード、第２のモードを静止画撮影モードと称する。

まず、前述したように、光リセットを行わずにゲイン補正用画像ＸＲｃ２が取得されると共に、ＦＰＮが取得されると、制御回路２０１は、そのゲイン補正用画像ＸＲｃ２からＦＰＮを減算し、ＦＰＮを減算したゲイン補正用画像ＸＲｃ２を第２のメモリ１１０に保存する（ステップＳ５０１）。次に、光リセットが行われる（ステップＳ５０２）。そして、前述したように、ゲイン補正用画像ＸＲｃ１が取得されると共に、ＦＰＮが取得されると、制御回路２０１は、そのゲイン補正用画像ＸＲｃ１からＦＰＮを減算し、ＦＰＮを減算したゲイン補正用画像ＸＲｃ１を第１のメモリ１０９に保存する（ステップＳ５０３）。ここで、本実施形態ではゲイン補正用画像ＸＲｃ２とゲイン補正用画像ＸＲｃ１を連続的に取得しているが、本発明はそれに限られるものではない。ステップＳ５０１とステップＳ５０２の間でＦＰＤの電源がオフされていても構わない。またステップＳ５０３の後でＦＰＤの電源がオフされても構わない。

次に、制御回路２０１は、被写体がＦＰＤに配置されるまで待機する（ステップＳ５０４）。ここで、ステップＳ５０３の後でＦＰＤの電源がオフされている場合には、ステップＳ５０４では制御回路２０１はＦＰＤに電源が投入された後に、被写体がＦＰＤに配置されるまで待機する。次に、制御回路２０１は、ユーザによるＦＰＤの操作子の操作に基づいて、撮影モードが、動画撮影モード及び静止画撮影モードの何れであるかを判定する（ステップＳ５０５）。この判定の結果、動画撮影モードであった場合には、光リセットが行われる（ステップＳ５０６）。その後制御回路２０１は、Ｘ線を爆射して被写体の撮影を行うことをＸ線源１０８に指示する。そして、制御回路２０１は、この指示に基づいて撮影された被写体画像を示す信号出力（画像信号）ＸＲ１を取得すると共に、ＦＰＮを取得する。尚、ゲイン補正用画像ＸＲｃ１を取得した時と撮影条件を近づけるために、光リセットを行ってから、Ｘ線の爆射を行うまでのタイミングは、ゲイン補正用画像ＸＲｃ１を得た際のタイミングと同じであることが望ましい。そして、制御回路２０１は、信号出力ＸＲ１からＦＰＮを減算する（ステップＳ５０７）。尚、このような動画撮影モード時においては、制御回路２０１は、センサバイアス電位Ｖｓ及びスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３をオン電位のままとする。

次に、制御回路２０１は、以上のようにしてＦＰＮが減算された信号出力ＸＲ１を、第１のメモリ１０９に保存されているゲイン補正用画像ＸＲｃ１によって除算してゲイン補正を行い、ゲイン補正画像を示す信号出力（＝ＸＲ１／ＸＲｃ１）を取得する（ステップＳ５０８）。そして、制御回路２０１は、ユーザによるＦＰＤの操作子の操作に基づいて、撮影が終了したか否かを判定する（ステップＳ５０９）。この判定の結果、撮影が終了していない場合には、撮影が終了するまでステップＳ５０７〜Ｓ５０９を繰り返し行う。

以上のように、動画の撮影は、撮影開始前に光リセットを１度行った後に、読み取り動作と、電気的リセットとを連続的に繰り返すことによって達成される。この際、得られた動画の信号出力ＸＲ１は、随時ゲイン補正用画像ＸＲｃ１を用いて補正される。

ステップＳ５０５において、静止画撮影モードであると判定された場合、制御回路２０１は、Ｘ線を爆射して被写体の撮影を行うことをＸ線源１０８に指示する。このとき、光リセットは行われない。そして、制御回路２０１は、この指示に基づいて撮影された被写体画像を示す信号出力（画像信号）ＸＲ２を取得すると共に、ＦＰＮを取得する。そして、制御回路２０１は、信号出力ＸＲ２からＦＰＮを減算する（ステップＳ５１０）。尚、このような静止画撮影モード時において、制御回路２０１は、１フレームが撮影されるたびに、センサバイアス電位Ｖｓ及びスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３を一定期間オン電位からオフ電位（例えばＧＮＤ電位）にする（図２を参照）。すなわち、１フレームが撮影されるたびに、センサ部１０２に印加される各種電位が一定期間オフ電位（例えばＧＮＤ電位）になる。

次に、制御回路２０１は、以上のようにしてＦＰＮが減算された信号出力ＸＲ２を、第２のメモリ１１０に保存されているゲイン補正用画像ＸＲｃ２によって除算してゲイン補正を行い、ゲイン補正画像を示す信号出力（＝ＸＲ２／ＸＲｃ２）を取得する（ステップＳ５１１）。
以上のように、本実施形態におけるＦＰＤは、主に以下のような特徴がある。

光リセットを行う第１のモード（例えば動画撮影モード）と、光リセットを行わない第２のモード（例えば静止画撮影モード）とがあり、これらのモードを、撮影時にユーザが選択することが可能である。光リセットを行ってから取得されたゲイン補正用画像ＸＲｃ１や、光リセットを行わずに取得されたゲイン補正用画像ＸＲｃ２のように、光リセットの有無によって、２種類以上のゲイン補正用画像を生成してメモリに保存している。

被写体を撮影する際に光リセットを行った場合、光リセットを行ってから得られたゲイン補正用画像（例えばゲイン補正用画像ＸＲｃ１）を使って被写体画像のゲイン補正を行う。一方、被写体を撮影する際に光リセットを行っていない場合、光リセットを行わずに得られたゲイン補正用画像（例えばゲイン補正用画像ＸＲｃ２）を使って被写体画像のゲイン補正を行う。

以上のように本実施形態では、光リセットの有無に応じて２種類以上のゲイン補正用画像を生成し、生成したゲイン補正用画像の１つを撮影モードに応じて選択し、選択したゲイン補正用画像を使って被写体画像のゲイン補正を行うので、１種類のゲイン補正用画像のみを使って行うゲイン補正に比べて有利である。例えば、事前に光リセットを行ってゲイン補正用画像ＸＲｃ１のみを取得し、光リセットの有無に関係なくゲイン補正用画像ＸＲｃ１を使って信号出力を補正すると、光リセットを行って取得した信号出力（動画用の画像像信号）ＸＲ１のゲイン補正を行った場合、補正値（ＸＲ１／ＸＲｃ１）が得られる。同様に、ゲイン補正用画像ＸＲｃ１を使って、光リセットを行わずに取得した信号出力（静止画）ＸＲ２のゲイン補正を行った場合、補正値（ＸＲ２／ＸＲｃ１）が得られる。そうすると、信号出力（静止画用の画像像信号）ＸＲ２に対する補正値（ＸＲ２／ＸＲｃ１）では、前述した光照射による画素毎の利得分布の補正が行われていないことになる。

同様に、事前に光リセットを行わずにゲイン補正用画像ＸＲｃ２のみを取得し、光リセットの有無に関係なくゲイン補正用画像ＸＲｃ２を使って信号出力を補正した場合も、信号出力（動画）ＸＲ１に対する補正値（ＸＲ１／ＸＲｃ２）では、前述した補正が行われていないことになる。これに対し、本実施形態では、被写体を撮影する際の光リセットの有無に応じて、より適したゲイン補正用画像を選択する。そのため、光源１０５の分布による影響やセンサ部１０２の面内でのダークや残像の発生量の分布に起因する光照射による画素毎の利得分布の補正を行うことが可能になる。

なお、本実施形態では、動画撮影モードで光リセットを行い、静止画撮影モードでは光リセットを行わないようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。静止画撮影モードで光リセットを行い、動画撮影モードでは光リセットを行わないようにしてもよい。光リセットを行わないで動画を撮影する際は、メモリ１０９に保存されているゲイン補正用画像ＸＲｃ１を用いてゲイン補正する。同様に、光リセットを行って静止画を撮影する際は、メモリ１１０に保存されているゲイン補正用画像ＸＲｃ１を用いてゲイン補正する。

また、本実施形態では、光電変換素子がａ−Ｓｉで形成されたＰＩＮダイオードである場合を例に挙げて説明したが、例えば、光電変換素子は、ＭＩＳ型光電変換素子等であってもよい。また、蛍光体１０１及び光電変換素子の代わりに、放射線を電荷に変換する素子を用いることもできる。

また、例えば、ガドリニウム系の材料を母体材料であれば、必ずしもＣｄ_２Ｏ_３、Ｃｄ_２Ｏ_２Ｓを蛍光体１０１の母体材料としなくてもよい。

また、スイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３を構成するＴＦＴは、アモルファスシリコン以外にポリシリコン又は有機材料を用いて形成されるものであってもよい。また、本実施形態では、ゲート駆動回路１０４を結晶シリコンの集積回路を用いて構成しているが、ゲート駆動回路１０４が、アモルファスシリコン又はポリシリコンを材料とするシフトレジスタを備えていてもよい。このような構成とすれば、ゲート駆動回路１０４を別体に設ける必要がない為、コストを低減させることができるなどの効果がある。

さらに、本実施形態では、放射線としてＸ線を例に挙げて説明したが、放射線はＸ線に限定されるものではない。

また、本実施形態では、ゲイン補正用画像Ｘｃ１、Ｘｃ２を夫々別々のメモリ（第１のメモリ１０９と第２のメモリ１１０）に保存するようにしたが、これらゲイン補正用画像Ｘｃ１、Ｘｃ２を１つのメモリに記憶してもよいということは言うまでもない。

また、本実施形態では、可視光を照射する光源１０５を使用したが、本発明はこれに限定されるものではない。センサ部１０２が感知可能な波長帯域の電磁波がセンサ部１０２に照射されればよく、例えば光源１０５の代用としてＸ線源１０８によるＸ線照射と蛍光体１０１による発光とを利用してもよい。ただし、この場合には、光リセットする際には被写体がＦＰＤとＸ線源１０８との間にいると、十分な照射が行えず、また、被写体に対するＸ線の過照射が問題となる。そのため、Ｘ線照射と蛍光体１０１による発光とを利用して光リセットを行う場合には、ＦＰＤとＸ線源１０８との間に被写体がいない状態で行われるほうが好ましい。

図６は、光源１０５の代用としてＸ線源１０８によるＸ線照射と蛍光体１０１による発光とを利用した例を示す図である。尚、ここでも、放射線撮影装置がＦＰＤである場合を例に挙げて説明する。また、図７は、ゲイン補正用画像ＸＲｃ１、ＸＲｃ２を用いて行われる撮影画像の補正の一例を概念的に示す図である。

Ｘ線源１０８からＸ線が照射されることによって蛍光体１０１で行われる発光は、図１に示した光源１０５から事前に光の照射を行う光リセットとほぼ同等の効果を期待できる。図７に示す様に、本実施形態では、Ｘ線源１０８からＸ線を照射することによって取得されたゲイン補正用画像ＸＲｃ１が第１のメモリ１０９に保存される。この場合において、Ｘ線源１０８からＸ線が照射されることによって蛍光体１０１で行われる発光の量は、第１の実施形態における光源１０５を利用した光リセットの発光の量と等しいことが望ましい。また、Ｘ線源１０８からＸ線の爆射がない状態、もしくはＸ線源１０８からＸ線が爆射した後十分長い時間経過した後に、光リセットを行わずにゲイン補正用画像ＸＲｃ２を取得する。

本例でも、光リセットを用いて得た信号出力（例えば動画用の画像信号）ＸＲ１を、ゲイン補正用画像ＸＲｃ１を使って補正し、補正値（ＸＲｃ１／ＸＲ１）を得る。また、光リセットを用いずに得た信号出力（例えば静止画用の画像信号）ＸＲ２を、ゲイン補正用画像ＸＲｃ２を使って補正し、補正値（ＸＲｃ２／ＸＲ２）を得る。以上のように、光源１０５の代用としてＸ線源１０８によるＸ線照射と蛍光体１０１による発光とを利用した、光源１０５を設ける必要がなくなり、装置のサイズやコストをより低減させることができるという効果を有する。

なお、前述した各実施形態の放射線撮像装置は、図８に示すような撮像制御撮像システムに適用することが可能である、図８は、放射線撮像装置を用いた撮像制御撮像システムの構成の一例を示す図である。

図８において、イメージプロセッサ６０７０に、前述したゲイン補正機能が設けられている。本実施形態の撮像制御撮像システムの特徴は、被写体にＸ線を照射する放射線撮像装置を有し、かつイメージプロセッサ６０７０に設けられている制御回路２０１が放射線撮像装置の動作を制御可能な構成である点である。

なお、イメージプロセッサ６０７０は、例えば、前述したマイクロコンピュータ、各種の演算回路、及びＨＤＤやフラッシュメモリ等の読み書き可能な記録媒体などを有している。図３などに示すように、制御回路２０１から出力された補正値（ＸＲ１／ＸＲｃ１、ＸＲ２／ＸＲｃ２）は、例えばディスプレイ６０８１に画像として出力される。

以下に、このような撮像制御撮像システムの動作について説明する。Ｘ線発生源としてのＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者あるいは被検体６０６１の胸部などの観察部分６０６２を透過し、イメージセンサ６０４０に入射する。この入射したＸ線には被検体６０６１の内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してイメージセンサ６０４０は電気的情報を得る。この情報はデジタル信号に変換され、イメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室（コントロールルーム）にあるディスプレイ６０８０で観察可能となる。

また、このようにして画像処理された情報は、電話回線や無線６０９０等の伝送手段により遠隔地などへ転送でき、ディスプレイ６０８１に表示されたり、フィルムなどに出力されたりして、コントロールルームとは別の場所のドクタールームなどの遠隔地にいる医師が診断することも可能である。このようにして、ドクタールームで得られた情報は、フィルムプロセッサなどの記録手段６１００により光ディスク、光磁気ディスク、磁気ディスクなどの各種記録材料を用いた記録媒体、フィルム、又は紙などの記録媒体６１１０に記録や保存することもできる。

（本発明の他の実施形態）
前述した実施形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、該各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対し、前記実施形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給してもよい。そのシステムあるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）に格納されたプログラムに従って前記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。

また、この場合、前記ソフトウェアのプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになる。また、そのプログラムコード自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば、かかるプログラムコードを格納した記録媒体は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、前述の実施形態の機能が実現されるだけでない。そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているオペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションソフト等と共同して前述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。

さらに、供給されたプログラムコードがコンピュータの機能拡張ボードに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードに備わるＣＰＵが実際の処理の一部または全部を行う。その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれることは言うまでもない。また、供給されたプログラムコードがコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいて機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行う。その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれることは言うまでもない。

なお、前述した各実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明は、放射線撮像装置や放射線撮像システムを用いた医療診断や非破壊検査に好適に用いられる。

本発明の第１の実施形態を示し、放射線撮像装置（ＦＰＤ）の構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態を示し、センサ部の詳細の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態を示し信号処理回路の詳細の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態を示し、ゲイン補正用画像を用いて行われる撮影画像の補正の一例を概念的に示す図である。 本発明の第１の実施形態を示し、放射線撮像装置（ＦＰＤ）の動作の一例を説明するフローチャートである。 本発明の第２の実施形態を示し、放射線撮像装置（ＦＰＤ）の構成の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態を示し、ゲイン補正用画像を用いて行われる撮影画像の補正の一例を概念的に示す図である。 本発明の実施形態を示し、放射線撮像装置を用いた撮像制御撮像システムの構成の一例を示す図である。

符号の説明

１０１ 蛍光体
１０２ 光電変換基板
１０４ ゲート駆動回路
１０５ 光源（光リセット用）
１０６ アンプＩＣ
１０７ シフトレジスタ
１０８ Ｘ線源
１０９ 第１のメモリ（白画像用）
１１０ 第２のメモリ（白画像用）
１１１ 読み出し用回路
１１２ Ａ／Ｄコンバーター
Ｇ１〜Ｇ３ ゲート線
Ｍ１〜Ｍ３ 信号線
ＣＭ１〜ＣＭ４ 読み出し容量
Ｓ１１〜Ｓ３３ 光電変換素子
Ｔ１１〜Ｔ３３ スイッチ素子（ＴＦＴ）
Ｓｒ１〜Ｓｒ３ スイッチ
Ａ１〜Ａ３ アンプ
Ｂ１〜Ｂ３ アンプ
ＣＬ１〜ＣＬ３ 容量
Ｓｎ１〜Ｓｎ３ スイッチ

Claims (11)

1. 放射線源から出射され被写体を透過した放射線を電気信号に変換するための変換素子を有する画素が２次元に配列された、前記被写体の放射線画像信号を取得するためのセンサ部と、前記センサ部に対して前記変換素子が感知可能な波長帯域の光を出射する光源と、前記画素毎に異なる利得を補正するための補正信号を用いて、前記放射線画像信号を補正する補正部と、を有し、前記放射線画像信号に基づいて補正された放射線画像信号を取得するための放射線撮像装置であって、
   前記補正部は、前記放射線撮像装置が前記放射線画像信号を取得する動作を行う前に前記光源から前記光が前記センサ部に照射されていない場合、前記光源から前記センサ部に前記光が照射されることなく前記放射線源と前記センサ部との間に前記被写体が存在しない状態で前記放射線源から放射線が照射された前記センサ部によって得られた第１の補正信号を用いて補正し、前記放射線撮像装置が前記放射線画像信号を取得する動作を行う前に前記光源から前記光が前記センサ部に照射された場合、前記光源から前記光が前記センサ部に照射された後に前記放射線源と前記センサ部との間に前記被写体が存在しない状態で前記放射線源から放射線が照射された前記センサ部によって得られた第２の補正信号を用いて補正することを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記補正部は、前記第１の補正信号を記憶するための第１のメモリと、前記第２の補正信号を記憶するための第２のメモリと、を含む請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記補正部は、前記放射線画像信号を、前記第１の補正信号又は前記第２の補正信号で除算して前記ゲイン補正を行う請求項１又は２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記放射線画像信号、前記第１の補正信号、及び、前記第２の補正信号に含まれているノイズを除去するノイズ除去部を更に有し、前記補正部は、前記ノイズ除去部によりノイズが除去された前記第１の補正信号又は前記第２の補正信号を用いて、前記ノイズ除去手段によりノイズが除去された前記放射線画像信号に対してゲイン補正を行う請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
5. 前記ノイズは、前記放射線が照射されることなく前記センサ部から出力された固定パターンノイズを含む請求項４に記載の放射線撮像装置。
6. 前記放射線を可視光に変換する波長変換手段を更に有し、前記変換素子は、前記波長変換手段により変換された可視光を光電変換する光電変換素子を含む請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
7. 前記光電変換素子は、アモルファスシリコンを主材料として構成されている請求項６に記載の放射線撮像装置。
8. 前記光電変換素子は、ＭＩＳ型光電変換素子である請求項７に記載の放射線撮像装置。
9. 前記補正部は、前記放射線が連続的に照射されることにより前記センサ部から取得された放射線画像信号に対しては、前記第２の補正信号を用いて連続的にゲイン補正を行う請求項１乃至８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
10. 請求項１に記載の前記放射線撮像装置と、前記放射線撮像装置でゲイン補正が行われた画像信号に基づく画像を出力する画像出力装置と、を有する放射線撮像システム。
11. 放射線源から出射され被写体を透過した放射線を電気信号に変換するための変換素子を有する画素が２次元に配列された前記被写体の放射線画像信号を取得するためのセンサ部と、前記センサ部に対して記変換素子が感知可能な波長帯域の光を出射する光源と、を有し、前記画素毎に異なる利得を補正するための補正信号を用いて、前記放射線画像信号を補正する放射線撮像装置の補正方法であって、
    前記放射線撮像装置が前記放射線画像信号を取得する動作を行う前に前記光源から前記光が前記センサ部に照射されていない場合、前記光源から前記センサ部に前記光が照射されることなく前記放射線源と前記センサ部との間に前記被写体が存在しない状態で前記放射線源から放射線が照射された前記センサ部によって得られた第１の補正信号を用いて前記放射線画像信号が補正され、
    前記放射線撮像装置が前記放射線画像信号を取得する動作を行う前に前記光源から前記光が前記センサ部に照射された場合、前記光源から前記光が前記センサ部に照射された後に前記放射線源と前記センサ部との間に前記被写体が存在しない状態で前記放射線源から放射線が照射された前記センサ部によって得られた第２の補正信号を用いて前記放射線画像信号が補正されることを特徴とする放射線撮像装置の補正方法。

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